98%的廢水樣本檢測出新冠？美國的廢水監(jiān)測系統(tǒng)如此運作

　　近日，中央電視臺2套播報了一條關于美國通過廢水檢測病毒的方法反映全美疫情擴散程度的報道，報道稱，在全美400多個廢水樣本檢測報稿顯示，98%的廢水樣本中檢測出了新冠病毒。

　　在去年12月25日，美國獨立媒體Newstarget也報道了在德州的休斯頓，當?shù)丶部夭块T通過全市39個中的35個污水廠采集的樣本分析，發(fā)現(xiàn)了Omicron病毒的陽性率增長了164%，預警了疫情大爆發(fā)的趨勢。

　　美國究竟是如何通過廢水監(jiān)測系統(tǒng)來進行疫情發(fā)展情況的分析？2022年2月4日，美國疾病預防控制中心召開了一次關于新冠疫情廢水監(jiān)測的電話會議，《凈水技術》將電話會議相關紀要進行節(jié)選并翻譯整理，幫助大家了解美國新冠疫情廢水監(jiān)測預警系統(tǒng)的相關情況。

　　（以下內(nèi)容節(jié)選并翻譯自美國CDC官網(wǎng)，可能存在偏差）

　　主持人Benjamin Haynes主持人：

　　早上好，感謝大家參加今天的廢水監(jiān)測簡報。參加我們會議的是國家廢水監(jiān)測系統(tǒng)的團隊負責人Amy Kirby博士。

　　專家Amy Kirby博士：

　　我今天在這里討論最新的公共衛(wèi)生工具，它提供了關于COVID-19趨勢的關鍵信息，同時也讓我們看到了美國傳染病監(jiān)測的一個新領域。據(jù)估計，40%到80%的COVID-19患者的糞便中會包含病毒RNA，這使得廢水和污水成為監(jiān)測感染擴散的重要機會。因為看到在COVID-19大流行期間收集這類數(shù)據(jù)的價值，CDC于2020年9月啟動了國家廢水監(jiān)測系統(tǒng)，或簡稱為NEWS。起初只是由學術研究人員和污水處理機構(gòu)基于民間的努力，現(xiàn)在已經(jīng)迅速成為一個全國性的監(jiān)測系統(tǒng)，收集了超過34000個樣本，代表約5300萬美國人。目前，CDC正在支持37個州、4個城市和2個地區(qū)，幫助在他們的社區(qū)建立廢水監(jiān)測系統(tǒng)，全國已有400多個檢測點已經(jīng)開始了他們的廢水監(jiān)測工作。

　　這個項目的真正作用將在未來幾周將更加明顯，屆時將有數(shù)百個檢測點開始提交數(shù)據(jù)。廢水監(jiān)測產(chǎn)生的信息為公共衛(wèi)生官員提供了更好地了解社區(qū)的COVID-19擴散的趨勢。由于廢水中檢出的陽性增加通常發(fā)生在臨床病例的相應增加之前，廢水監(jiān)測可以作為一個社區(qū)出現(xiàn)COVID-19的早期預警系統(tǒng)。這些數(shù)據(jù)具有獨特的力量，因為它們可以捕捉到有癥狀和無癥狀的人的感染情況。而且它們不受病人是否已獲得醫(yī)療保健或臨床測試的影響。這些內(nèi)在的優(yōu)勢可以為重要的公共衛(wèi)生決策提供信息，例如在哪里分配移動測試和疫苗接種點。公共衛(wèi)生機構(gòu)還利用廢水數(shù)據(jù)來預測醫(yī)院利用率的變化，為調(diào)動資源和準備應對不斷增加的病例提供更多時間?，F(xiàn)在，廢水數(shù)據(jù)首次出現(xiàn)在CDC的COVID數(shù)據(jù)追蹤器上。該網(wǎng)站的訪問者將能夠看到每個參與社區(qū)過去15天內(nèi)廢水中病毒水平的變化，以及過去15天內(nèi)檢測出的陽性比例。

　　廢水取樣地點每天更新，根據(jù)SARS CO-V 2水平的增加或減少的速度，用顏色進行編碼。你還可以看到每個廢水取樣地點的服務縣和人口規(guī)模的信息。雖然廢水監(jiān)測的數(shù)據(jù)可以一定程度上揭示關于COVID-19的流行率，但在只有極少或沒有下水道基礎設施的社區(qū)以及有流動人口的社區(qū)，如旅游業(yè)發(fā)達的地區(qū)，數(shù)據(jù)反映的結(jié)果是有局限的。此外，也不能光靠廢水監(jiān)測用來確定一個社區(qū)是否沒有感染。由于這些原因，廢水監(jiān)測最好與基于病例的監(jiān)測結(jié)合使用，以使其價值最大化。我們已經(jīng)看到一些城市和縣城利用其廢水檢測來更好地了解感染激增的軌跡的例子?，F(xiàn)在更多的社區(qū)將有機會使用這一工具來幫助指導他們的公共衛(wèi)生決策。

　　提問人Erin Billups：

　　我想知道，第一，如何讓更多的社區(qū)加入到應用這個系統(tǒng)的行列；第二，這個預警系統(tǒng)將有助于疫情防控向前發(fā)展，應用這個系統(tǒng)會成為國家的一種新常態(tài)嗎？

　　專家Amy Kirby博士：

　　讓我談談第一個問題。我們已經(jīng)開發(fā)了一套的資源來幫助我們的衛(wèi)生部門建立這種檢測能力，讓更多的社區(qū)加入進來。我們現(xiàn)在有更多的州在建立他們的系統(tǒng)，我們期望在未來幾個月內(nèi)通過COVID數(shù)據(jù)跟蹤器提供這些數(shù)據(jù)。此外，我們有一套商業(yè)性的測試合作模式，隨著這些州建立起他們的系統(tǒng)，這些建成的系統(tǒng)將為全國另外500個還沒有建立起系統(tǒng)的社區(qū)提供每周兩次的測試。

　　第二個問題是關于如何將其納入常態(tài)化的整體監(jiān)控計劃，這是一個非常好的問題，我們正在與CDC的其他部門密切合作，尋找廢水監(jiān)控如何可以幫助提供對社區(qū)所發(fā)生的疫情的認識。同時，也在尋求如何使其成為識別一個社區(qū)可能會出現(xiàn)新的疫情增長的早期預警系統(tǒng)。

　　提問人Tom Howell:

　　這種廢水監(jiān)測方法是否針對以前其他的病原體或疾病進行過應用，取得了什么經(jīng)驗？謝謝。

　　專家Amy Kirby博士：

　　用于追蹤社區(qū)中的小兒麻痹癥，廢水監(jiān)測實際上已經(jīng)使用了幾十年。不是在美國，但是在海外，已成為消除小兒麻痹癥工作的一部分。他們使用的方法與我們基本相同——用廢水監(jiān)測系統(tǒng)尋找小兒麻痹癥流行的社區(qū)，然后將其作為在這些社區(qū)進行額外臨床監(jiān)測的觸發(fā)因素。

　　提問人Lena Sun:

　　Kirby博士，你能不能再解釋一下，目前有多少個監(jiān)測的站點正在向CDC提供信息，以及未來還有多少個監(jiān)測的站點上線。這個未來是指幾周內(nèi)，還是在幾個月內(nèi)？當你到達那個計劃的節(jié)點時，在全國將有多大覆蓋面一半，還是四分之三？謝謝你。

　　專家Amy Kirby博士：

　　我們目前有400多個站點向CDC提供數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)將在COVID數(shù)據(jù)追蹤器上分享。在接下來的幾周里，我們預計至少會再增加250個站點。然后在接下來的幾個月里，隨著我們看到其他州的系統(tǒng)得到全面實施，我們預計也會有更多的站點加入進來。這些站點還不能對每個州都進行覆蓋，但肯定會覆蓋到大多數(shù)。

　　提問人Denise Chow：

　　你提到，這可以作為一種早期預警系統(tǒng)。我想知道人們感染病后多久可以通過監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)？

　　專家Amy Kirby博士：

　　這是個好問題，我們看到的是，在某人被感染后，糞便中的RNA很快就能被檢測到了。事實上，這也是我們能看到的最早的感染跡象之一，這對實現(xiàn)早期預警能力非常重要，而且對于初期感染，檢出病毒的比率上升得非常高。

　　提問人Alice Parks：

　　廢水監(jiān)測結(jié)果和疫情的發(fā)展的關聯(lián)性是科學上有效的？

　　專家Amy Kirby博士：

　　廢水中的檢測率與其他臨床指標有很好的相關性，如速度、住院率和檢測陽性率。隨著這些數(shù)據(jù)不斷傳來，它繼續(xù)成為反映社區(qū)情況的一個非?？煽康闹笜?。自2020年9月以來，我們一直在與我們的州再次建立該系統(tǒng)，我們的州合作伙伴從那時起就有這些數(shù)據(jù)可供使用。我們一直在建設能力，將這些數(shù)據(jù)輸入CDC并分享，我們認為現(xiàn)在是我們系統(tǒng)中有足夠數(shù)據(jù)的時候，是向公眾提供數(shù)據(jù)的好時機。

　　提問人San Jose：

　　昨天在《自然通訊》上有一篇有趣的論文關于在一些下水道中檢測到的不熟悉的基因序列。這些基因序列和病人感染的病毒并不相同，也許是來自于被其他病毒感染的動物（對COVID的預警產(chǎn)生干擾）。你們是否也碰到過類似的問題？

　　專家Amy Kirby博士：

　　我們確實已經(jīng)有許多州正在對他們的廢水樣本進行基因測序，這些數(shù)據(jù)將在未來幾周內(nèi)進入CDC。我們也會做這方面的監(jiān)測來追蹤廢水中的不同病毒的變體，實現(xiàn)對新的相關變體的早期預警。

　　提問人Julie Steenhuysen：

　　這個系統(tǒng)是為COVID專門建設的，還是可以用于其他的流行疾?。?/p>

　　專家Amy Kirby博士：

　　這個系統(tǒng)是為COVID建立的，作為COVID防疫的一部分，但是廢水監(jiān)測可以適用于各種各樣的流行疾病問題。因此，我們現(xiàn)在正在努力擴大國家廢水監(jiān)測平臺，以利用它來收集其他病原體的數(shù)據(jù)，我們預計這項工作將在今年年底開始。我們的目標包括抗生素耐藥性、食源性感染，如大腸桿菌、沙門氏菌、諾瓦克流感和新出現(xiàn)的真菌病原體。

　　提問人Dana McIntyre：

　　這些樣本是如何檢測出來的？檢測的機制和過程是什么？社區(qū)是否需要配備額外的設備或額外的測試用品？

　　專家Amy Kirby博士：

　　廢水樣本是由公用事業(yè)運營商在現(xiàn)場收集的。最好的方法是通過自動采樣，許多公用事業(yè)單位已經(jīng)有了這種設備。我們正在與水環(huán)境聯(lián)合會合作，向沒有這種設備的公用事業(yè)單位提供這種設備。但他們也可以人工采樣，就是將一個瓶子浸入流動廢水中獲取樣本。該樣本運到實驗室后，實驗室將使用一些方法來濃縮該廢水樣本中的病毒，使它看起來與臨床測試非常相似。他們從病毒中提取遺傳物質(zhì)，并使用定量聚合酶鏈式反應檢測來測量樣品中存在多少RNA。所有這些數(shù)據(jù)都會提交給CDC進行分析，并通過CDC的內(nèi)部數(shù)據(jù)系統(tǒng)向我們的州合作伙伴報告最終結(jié)果，并在COVID數(shù)據(jù)追蹤器上公布。

　　提問者Dan Vergano：

　　因為COVID的爆發(fā)已經(jīng)持續(xù)了相當一段時間，這對未來的流行疾病的發(fā)展過程有什么影響？是否可能在流行病出現(xiàn)峰值時發(fā)出警告？對于那些已經(jīng)建立了預警系統(tǒng)的社區(qū)，是否會有財政支持？

　　專家Amy Kirby博士：

　　廢水監(jiān)測的作用主要是早期預警，以盡快發(fā)現(xiàn)增加的病例，這樣我們就可以有額外的時間讓社區(qū)為待處理的病例準備他們的醫(yī)療資源。當然，它對于了解疫情發(fā)展的情況也非常有用，隨著病例的增加，我們可以看到什么時候已經(jīng)過了激增的高峰期，在過去幾周的Omicron激增中就驗證了這種作用。當然，隨著我們測試策略的改變，越來越多的人使用家庭檢測而不是臨床檢測，廢水監(jiān)測將繼續(xù)成為了解社區(qū)情況的有力監(jiān)測方法。至于對各州的資助，我們每年都為廢水監(jiān)測提供資金，該系統(tǒng)有足夠的資金繼續(xù)資助各州，并在2025年之前進行擴展。我們希望在今年將能夠擴大我們的資助州的范圍。

　　提問人Maryn McKenna:

　　你提到這項工作是從學術研究人員開始的，我想知道你是否可以說說你是如何將大學的這些數(shù)據(jù)來源帶入這個國家系統(tǒng)的。

　　專家Amy Kirby博士：

　　我們的學術伙伴和公用事業(yè)伙伴已經(jīng)成為國家廢水監(jiān)測系統(tǒng)的基礎，這很關鍵。我們有許多學術研究人員開始在他們的社區(qū)進行廢水監(jiān)測，他們與公用事業(yè)部門和衛(wèi)生部門合作，甚至在公共衛(wèi)生系統(tǒng)還沒有真正意義上的數(shù)據(jù)時就已經(jīng)獲得了這些數(shù)據(jù)。我們還看到，學術界的合作伙伴也在進行廢水監(jiān)測，以支持他們的大學在學年內(nèi)保持校園安全。這些合作伙伴中的許多人正在繼續(xù)與他們的公共衛(wèi)生機構(gòu)合作，他們是NEWS網(wǎng)絡的一部分，這些數(shù)據(jù)也正在向我們提供，我們期待著繼續(xù)與他們合作。然而，我要指出，學術研究人員不是用來做長期監(jiān)測的，他們是用來做研究的，這正是我們需要他們做的，以繼續(xù)發(fā)展這一領域。因此，我們未來幾年的目標之一是將常規(guī)測試過渡到公共衛(wèi)生和環(huán)境衛(wèi)生實驗室，這樣我們就可以解放那些學術研究人員，繼續(xù)推動該領域的發(fā)展。

編輯：王媛媛